基于ZigBee的工业智能网关设计

shunzhou

1 引言

工业无线通信技术是继现场总线、工业以太网之后，工业自动化领域又一个研究热点。 实际上，无论是场总线还是工业以太网，都已经形成了多标准并存的局面，在协议转换、异 构网络接入过程中，网关起着重要作用。工业无线通信技术要应用于工控领域，也面临诸如 开放性、互操作等技术。485无线

ZigBee因其低成本、低功耗、组网灵活等众多优势，成为工业无线通信技术中备受关 注的技术之一。ZigBee 是一种低速网络，传输速度为10KB/S～250KB/S，其在工业自动化 应用中，一般要接入上层网络。本文介绍一种ZIGBEE/工业以太网网关设计，实现ZIGBEE 与工业以太网的一种接入，设计中ZigBee 和工业以太网应用层都采用自动化仪表广泛支持 的Modbus/RTU 协议。

2、硬件方面：SZ05系列ZigBee模块是上海顺舟公司的无线通信模块，模块将Freescale的MC13213及外围电路 布置在2.75×4.8cm的PCB板上，提供标准2.54 双排插针接口，包含电源接口、数据接口、 控制接口和系统指示灯接口和天线接口等，采用IEEE802.15.4/ZIGBEE 标准地址寻址，支持 星型、树型、链型、网状网等拓扑结构。SZ05-ZBEE通过RX1、TX1（串行通信接口）直接与 Rabbit3000的PC6、PC7（串行通信口A）连接。485无线通信模块

3 网关软件设计

网关的主要功能是实现Zigbee与以太网之间的数据传输。SZ05无线通信模块集成 了符合ZigBee协议标准的射频收发器和微处理器，初始化设置后，模块即可以实现透明串口 传输。为适应短帧实时和确定性通信发展趋势，以太网通信采用UDP/IP协议，应用层采用 Modbus/RTU主从式协议。类似于Modbus/TCP协议，也可以称以太网侧协议为Modbus/UDP 协议。网关软件基于Dynamic C和μC/OS-Ⅱ实时操作系统设计。 4-20mA采集

本文设计适当调整可以用于更多场合。如，动态管理地址绑定数组，可以适应动态组网；数组中增加IP 地址、端口号等可适应其他类型报文；调整缓冲区大小可以适应不同尺寸报 文收发等。 经过多年的重点扶持，我国工业以太网研究已经取得大量成果并广泛应用。目前，工业 无线通信技术也列为我国“十一五”863 重点研究项目，ZigBee 等技术也将逐步广泛应用于 工业自动化领域。本系统开发基于市场现有的通用技术，对中小型控制系统开发和改造有借 鉴意义。